● 摘要
涡轮泵作为液体火箭发动机重要组成部分，其性能直接关系到液体火箭发动机能否稳定运行。转子-轴承-密封系统是涡轮泵的核心组成部件，密封流体激振力和轴承的动特性在很大程度上影响了转子系统的动力学特性。对转子-轴承-密封系统的动力特性研究关键在于如何精确计算密封动力特性系数和轴承的径向刚度。
本文首先对泵密封环处的流体激振进行了研究，利用计算流体力学（CFD）软件Fluent对密封流体激振进行数值模拟，对其流场进行了分析，并计算了泄漏量和密封动力特性系数，仿真计算结果显示：相对于Chlids理论计算结果，三维CFD计算结果能更好的与Lindsey的实验结果吻合,验证了CFD计算密封动力特性系数的可行性。基于上述方法，对涡轮泵密封试验台水介质迷宫密封进行了流场分析和密封动力特性系数计算，分析了密封压差、转速和密封间隙变化对密封稳定性的影响规律。
然后以球轴承为研究对象，提出了综合刚度概念和计算方法，通过对Hertz接触理论和弹性流体动力润滑理论（EHL）研究，建立了考虑接触变形和润滑油膜的球轴承综合刚度的计算模型，并分析和讨论了径向载荷、转动速度和轴承尺寸参数等因素对综合刚度的影响情况。同时考虑了支承刚度的影响，计算了支承径向刚度。
最后，本文深入研究了Riccati传递矩阵法，利用该理论开发了基于Matlab的转子-轴承-密封系统动力特性分析程序。程序主要具有转子系统的临界转速计算、模态分析和转子不平衡响应计算的功能，利用该程序计算了涡轮泵密封试验台转子系统前三阶临界转速和振型，分析了轴承刚度对临界转速的影响，并且给出了不平衡响应的计算结果。同时，充分考虑轴承和密封的影响，编写了转子系统稳定性分析程序，计算了试验台转子系统前两阶涡动频率和对数衰减率随转速的变化情况，分析了密封间隙变化对转子稳定性的影响。基于以上转子动力特性的研究方法，本文还对某氧泵转子-轴承-密封系统进行了分析。